來自臺灣和瑞典的研究人員首次展示了將高折射率光柵（HCG）作為頂鏡的III型氮化物（III-N）垂直腔面發(fā)射激光器（VCSEL）二極管。研究小組表示這一發(fā)展將大幅降低金屬層厚度，極化釘扎以及通過光柵參數(shù)設(shè)置共振波長。

　　先制造VCSEL，再處理與硅基板的熱壓倒裝芯片鍵合，激光剝離去除了藍寶石襯底，并且還使用化學(xué)機械拋光（CMP）去除了其他GaN材料，從而形成了厚度為5μm的n-GaN表面。HCG光柵是通過濺射TiO2和SiO2，并隨后進行剝離圖案來制造。蝕刻使用電感耦合的等離子體反應(yīng)離子。光柵由間距為344.5nm的TiO2條組成。條帶高度和基極寬度分別為112.3nm和177.8nm。該器件通過電隔離以及n和p接觸金屬的沉積完成。

　　VCSEL在脈沖模式下以0.1μs的寬度和0.3％的占空比進行了測試。激射閾值為25mA，相當于31.8kA / cm2密度。開啟電壓為6.9V。

　　研究人員報告：與我們先前報道的帶有兩個電介質(zhì)DBR的VCSEL相比，HCG VCSEL（其中一個DBR被HCG代替）具有更高的閾值電流密度，更低的光輸出~率和更高的開啟電壓。該團隊解釋說，與之前僅采用DBR的VCSEL（?940nm）相比，最終器件中較厚的n-GaN層（?5μm）使HCG的性能更差。因為CMP后可能會殘留一些無意摻雜的GaN，增加電阻。較厚的n-GaN還會吸收更多的光子，從而增加了閾值電流并降低了光輸出~率。

　　激光輸出為強偏振橫電場，平行于閾值以上的光柵條。最高峰在404.2nm。根據(jù)多模峰之間的間距（約4.2nm），研究人員估計有效腔長度為5.1μm。隨著電流通過閾值，模式的線寬從2.5nm減小到0.5nm。

原文題目：High-index-contrast gratings for III-nitride vertical-cavity surface-emitting laser diodes

原文來源：http://www.semiconductor-today.com/news_items/2020/may/acs-010520.shtml